Subido por RAUL JOSE CAJAS TORRES

norma coguanor ntg 41017 h16 astm c 469

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NORMA
TÉCNICA
GUATEMALTECA
COGUANOR
NTG 41017-h16
Método de ensayo. Determinación del módulo de elasticidad
estático y la relación de Poisson del concreto a compresión.
Esta norma es esencialmente equivalente a la norma
ASTM C469-02, la cual fue revisada con el conocimiento y
experiencia de los integrantes del CTN de Concreto.
Adoptada Consejo Nacional de Normalización:
Comisión Guatemalteca de Normas
Ministerio de Economía
Edificio Centro Nacional de Metrología Referencia
Calzada Atanasio Azul 27-32, zona 12
Teléfonos: (502) 2247-2600
Fax: (502) 2247-2687
www.mineco.gob.gt
info-coguanor@mail.mineco.gob.gt
Índice
1
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Objeto………………………………………………………….……........
Documentos Citados...............……………………………………….…
Significado y uso........……..………………………………………….…
Equipo...............................................................................................
Especimenes de ensayo...……..……………………………………....
Procedimiento...................................................................................
Cálculos.................................................………………………...........
Reporte...............................................................…….……………....
Precisión y Sesgo..............….………………………………………….
Descriptores....................…………………………..............................
Página
3
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4
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10
11
11
Prólogo COGUANOR
La Comisión Guatemalteca de Normas (COGUANOR) es el Organismo Nacional de
Normalización, creada por el Decreto No. 1523 del Congreso de la República del 05
de mayo de 1962. Sus funciones están definidas en el marco de la Ley del Sistema
Nacional de la Calidad, Decreto 78-2005 del Congreso de la República.
COGUANOR es una entidad adscrita al Ministerio de Economía, su principal misión
es proporcionar soporte técnico a los sectores público y privado por medio de la
actividad de normalización.
COGUANOR, preocupada por el desarrollo de la actividad productiva de bienes y
servicios en el país, ha armonizado las normas internacionales.
El estudio de esta norma, fue realizado a través del Comité Técnico de
Normalización de Concreto (CTN Concreto), con la participación de:
Ing. Emilio Beltranena
Coordinador de Comité
Ing. Luis Álvarez Valencia
Representante Instituto del Cemento y del Concreto de Guatemala
Ing. Héctor Herrera
Representante COGUANOR
Ing. Sergio Sevilla
Representante CIFA
Ing. Ramiro Callejas
Representante FHA
Ing. José Manuel Vásquez
Representante MIXTO LISTO
Ing. Kenneth Molina
Representante PRECÓN
Ing. Ramón Torres Ribas
Representante TECNOMASTER
Inga. Dilma Yanet Mejicanos Jol
Representante CII-USAC
Ing. Luis Fernando Salazar
Representante Facultad Arquitectura-USAC
Ing. Roberto Chang Campang
Representante AGIES
Ing. Víctor Hugo Nájera
Representante SIKA
Ing. Marlon Portillo Matta
Representante Municipalidad de Guatemala
Ing. Rommel Ramírez Ruiz
Representante CEMEX
Ing. José Estuardo Palencia
Representante PROQUALITY
Ing. Estuardo Herrera
Representante CEMENTOS PROGRESO
Ing. Oscar Sequeira
Representante MEGAPRODUCTOS
1. OBJETO
1.1
Este método cubre la determinación de (1) el módulo de elasticidad cuerda ó
(Módulo de Young), y la relación de Poisson en cilindros de concreto y núcleos de
concreto bajo esfuerzos de compresión longitudinal.
1.2
Los valores indicados en unidades SI se toman como las normalizadas en
Guatemala.
1.3
Esta norma no pretende tratar todos los asuntos de seguridad, relacionados
con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las medidas de
seguridad y salubridad apropiadas, y determinar la aplicabilidad de las restricciones
reglamentarias locales, antes de usarla.
2. DOCUMENTOS CITADOS
2.1
Normas ASTM:
C 31/C 31M
C 39/C 39M
C 42/C 42M
C 174/C 174M
C192/C 192M
C617
E4
E6
E 83
E 177
2.2
Práctica para la elaboración y curado de especímenes
de ensayo de concreto en la obra.
Método de Ensayo. Determinación de la resistencia a la
compresión de especímenes cilíndricos de concreto.
Método de Ensayo. Obtención y ensayo de núcleos
perforados y vigas aserradas de concreto.
Método de Ensayo. Medición del espesor de elementos
de concreto, usando núcleos perforados de concreto.
Práctica para la elaboración y curado de especimenes de
ensayo de concreto en el laboratorio.
Práctica para el encabezado de especimenes cilíndricos de
concreto.
Práctica para la verificación de fuerzas en las máquinas de
ensayo.
Terminología relativa a los métodos de ensayos mecánicos.
Práctica para la verificación y clasificación del sistema de
extensómetros.
Práctica para el uso de los términos de precisión y sesgo en
los métodos de ensayo ASTM.
Adjuntos de ASTM
Compresómetros (dos dibujos) y Extensómetros (dos dibujos)1
3. SIGNIFICADO Y USO
1
Pueden obtenerse con ASTM International. Ordenar Adjunto No. ADJ0469.
3.1
Este método proporciona una relación entre el esfuerzo y su deformación
unitaria, y una relación entre la deformación unitaria transversal y la deformación
unitaria longitudinal para el concreto endurecido a cualquier edad y condiciones de
curado establecidas.
3.2
El módulo de elasticidad y la relación de Poisson, aplicables dentro de los
rangos de esfuerzos de trabajo acostumbrados (0 a 40% de la resistencia última del
concreto), son usados para el dimensionamiento de elementos reforzados o no
reforzados, para establecer la cantidad de refuerzo y para calcular los esfuerzos
para las deformaciones unitarias observadas.
3.3
Los valores de módulo de elasticidad obtenidos usualmente serán menores a
los módulos obtenidos bajo una aplicación rápida de carga (por ejemplo a
velocidades dinámicas o sísmicas) y serán más grandes que los valores bajo
aplicación lenta de carga o una carga de mayor duración, siempre que otras
condiciones de ensayo sean las mismas.
4. EQUIPO
4.1
Máquina de ensayo – Usar una máquina de ensayo capaz de aplicar una
carga a la velocidad y a la magnitud prescritas en 6.4. La máquina de ensayo debe
conformarse a los requisitos de la Práctica E 4 (sección de máquinas de ensayo tipo
CRT de velocidad constante). El cabezal esférico y los bloques de apoyo deben
cumplir con la sección 5 de equipo (Numeral 5.2) del método de ensayo C39 /C
39M.
4.2
Compresómetro – Para determinar el módulo de elasticidad usar un
dispositivo sensor adherido o no adherido que mida con una aproximación de 5
millonésimas, la deformación promedio en dos líneas de base diametralmente
opuestas, cada una paralela al eje axial y centrada cerca de la mitad de la altura
del espécimen.
La longitud efectiva de cada línea base no debe ser menor que tres veces el tamaño
máximo del agregado en el concreto, ni mayor que dos tercios de la altura del
espécimen. Usar ya sea deformómetros con puntos de medida que pueden estar
fijados (no adheridos) o cementados (adheridos) al espécimen y que puedan leer de
manera independiente la deformación en las dos líneas de base; o use un
compresómetro (como el que se observa en la Fig. 1) constituido por dos anillos, uno
de los cuales (ver B Fig. 1) está fijado rígidamente al espécimen y el otro (ver C Fig
1) está fijado en dos puntos diametralmente opuestos de manera que tenga libertad
de rotación. En un punto de la circunferencia del anillo rotativo (c), a la mitad de los
dos puntos de soporte, usar una barra pivote (ver A, Fig. 1) para mantener una
distancia constante entre los dos anillos .En el punto opuesto de la circunferencia del
anillo rotativo (c), el cambio de distancia entre los dos anillos (o sea la lectura de la
deformación) es igual a la suma del desplazamiento debido a la deformación del
espécimen y del desplazamiento de la rotación del anillo con respecto a la barra
pivote (ver Fig.2).
FIG. 1 Compresómetro
d
r
=
=
a
b
c
g
=
=
=
=
desplazamiento debido a la deformación del espécimen
desplazamiento debido a la rotación del anillo alrededor de la barra
pivote
localización del deformómetro
punto de soporte del anillo rotativo
localización de la barra pivote
lectura del deformómetro
FIG. 2 Diagrama de desplazamientos
4.2.1 La deformación se mide directamente por un indicador de cuadrante o por
medio de un dispositivo multiplicador de niveles, por un deformómetro (galga) de
alambre, o por un transformador lineal de diferencia variable. Si las distancias de la
barra pivote y de la línea de base de medida del deformómetro al plano vertical que
pasa por los dos puntos de soporte del anillo rotativo, son iguales, la deformación es
igual a la mitad de la lectura del deformómetro.
Si las distancias no son iguales, calcular la deformación de la siguiente manera:
d= ge r /(er + eg)
donde:
d
= deformación total del espécimen a lo largo de la longitud de base efectiva, µin.
(µm),
g = lectura del deformómetro, µm (µpulg).
er = distancia perpendicular, medida en milímetros (pulgadas) con una
aproximación de 0.254 mm (0.01 pulg.) desde la barra pivote al plano vertical
que pasa a través de los dos puntos de soporte del anillo rotativo.
eg = distancia perpendicular medida en milímetros (pulgadas) con una
aproximación de 0.254mm (0.01pulg.) desde el deformómetro al plano vertical
que pasa por los dos puntos de soporte del anillo rotativo.
Los procedimientos para calibración de los dispositivos de medición de la
deformación de dan en la Práctica E 83.
NOTA 1 – Aunque los deformómetros (galgas) adheridos son satisfactorios en los especímenes
secos, podría ser difícil si no imposible, montarlos continuamente sobre especímenes curados en
húmedo antes del ensayo.
4.3
Extensómetro – Si se desea obtener además la relación de Poisson, la
deformación transversal se debe determinar (1) mediante un extensómetro no
adherido capaz de medir con una aproximación de 0.635µm (25 µpulg.) el cambio
de diámetro en la mitad de la altura del espécimen, o (2) mediante dos
deformómetros (galgas) adheridos. (Ver Nota 1), montados circunferencialmente en
puntos diametralmente opuestos a la mitad de la altura del espécimen y capaces de
medir la deformación circunferencial con una aproximación de 5 millonésimas. Una
combinación de compresómetro y extensómetro (Fig. 3) es un dispositivo no
adherido conveniente. Este aparato debe contener un tercer anillo (Consistente de
dos segmentos iguales) localizados a la mitad entre los dos anillos del
compresómetro y fijados al espécimen en dos puntos diametralmente opuestos. A la
mitad entre estos dos puntos usar una barra pivote corta (A; ver Fig. 3), adyacente a
la barra de pivote longitudinal, para mantener una distancia constante entre el anillo
inferior y el intermedio. Articular el anillo intermedio al punto pivote para permitir la
rotación de los dos segmentos en el eje horizontal. En el punto opuesto de la
circunferencia, conectar los dos segmentos con un indicador de cuadrante u otro
deformómetro, capaz de medir la deformación transversal con una aproximación de
1.27µm (50 µpulg.). Si las distancias de la barra pivote y del deformómetro al plano
vertical que pasa por los puntos de soporte del anillo intermedio son iguales, la
deformación transversal en el diámetro del espécimen es igual a la mitad de la
lectura del deformómetro. Si estas distancias no son iguales, calcular la deformación
unitaria transversal del diámetro del espécimen de acuerdo a la ecuación 2:
d´= g´ e´h/(e´h + e´g)
(2)
donde:
d´
g´
e´h
=
=
=
e´g
=
deformación transversal del diámetro del espécimen, µin. (µm),
lectura del deformómetro transversal, µin. (µm),
distancia perpendicular, medida en (milímetros) con una aproximación
de 0.254mm (0.01”) desde la barra pivote al plano vertical que pasa a
través de los puntos de soporte del anillo intermedio.
distancia perpendicular, medida en (milímetros) desde el deformómetro
transversal, al plano vertical que pasa a través de los puntos de
soporte del anillo intermedio.
FIG 3. Combinación Compresometro-Extensómetro
4.4
Balanza o báscula, con una precisión de 0.045kg (0.1lb), Puede ser usada si
fuera necesario, para la determinación de la densidad (masa unitaria) del concreto.
5. ESPECIMENES DE ENSAYO
5.1
Especímenes Cilíndricos Moldeados – Moldear los cilindros de acuerdo
con los requerimientos para la elaboración de especímenes ensayados a
compresión en la Práctica C 192/C 192M, o en la Práctica C 31/C 31M. Los
especímenes deben someterse a las condiciones de curado normalizado
especificadas y ser ensayados a la edad para la cual se desea la información del
módulo de elasticidad. Los especímenes se deben ensayar una hora después de ser
removidos del cuarto de o tanque de curado. Los especímenes removidos del cuarto
o tanque de curado para su ensayo se deben mantener húmedos, cubriéndolos con
una lona mojada durante el intervalo de tiempo entre su remoción del curado y la
realización del ensayo.
5.2 Núcleos perforados de concreto – Los núcleos deben cumplir con los
requerimientos de extracción, y condiciones de humedad aplicables a especímenes
a compresión de acuerdo con el método de ensayo C 42/C 42M, con la excepción de
que solo se deben de usar núcleos extraídos con broca de punta de diamante cuya
relación altura-diámetro no debe ser mayor de 1.50. Los requerimientos de
almacenamiento y condiciones ambientales inmediatamente anteriores al ensayo,
deben de ser los mismos que para los especímenes cilíndricos moldeados.
5.3
Los extremos de los especímenes de ensayo deben de ser perpendiculares a
su eje (+/- 0.5°) y planos dentro de 0.005 mm (0.0002 pulg.). Si el espécimen no
cumple con los requesitos de planicidad, se debe de efectuar su nivelación con un
encabezado de a acuerdo con la Práctica C 617, o por medio de pulido o
esmerilado. Se permite reparar los vacíos de agregados que ocurren en los
extremos de los especímenes, procurando que el área total de los vacíos no exceda
el 10% del área del espécimen y las reparaciones se hagan antes de completar el
encabezado o esmerilado (Ver Nota 2). La nivelación se debe de considerar dentro
de la tolerancia de 0.05 mm (0.002 pulg.) cuando una lámina calibradora no pase
entre las superficies de los especímenes, y una regla metálica recta sostenida
contra la superficie.
NOTA 2 – Las reparaciones de los vacíos de los agregados sueltos pueden hacerse pegándolos en
su lugar con epóxicos o por llenado de los vacíos con material para el encabezado, y permitiendo
un tiempo adecuado para el endurecimiento.
5.4
El diámetro del espécimen de ensayo se debe medir con un calibrador con
aproximación de 0.25 mm (0.01 pulg) promediando dos diámetros medidos
perpendicularmente entre sí, cerca del centro de la longitud del espécimen. Usar
este diámetro promedio para calcular el área de la sección del espécimen. Medir y
registrar la longitud del espécimen, incluyendo el encabezado, con una aproximación
de 2.54 mm (0.1 pulg.). Medir la longitud del núcleo extraído, de acuerdo al método
de ensayo C 174/C 174M; y registrar su longitud, incluyendo el encabezado, con una
aproximación de 2.54 mm (0.1 pulg.).
6. PROCEDIMIENTO
6.1
Mantener la temperatura, y la humedad del ambiente lo más constantes que
sea posible, durante el ensayo.
Registrar cualquier fluctuación inusual de
temperatura y de humedad en el informe.
6.2
Usar una pareja de los especímenes de ensayo, para determinar la
resistencia a compresión de acuerdo con el método de ensayo C 39 /C 39M, previo a
realizar el ensayo del módulo de elasticidad.
6.3
Colocar el espécimen de ensayo, con el equipo de medición de deformación
instalado, en la platina o bloque de apoyo inferior de la máquina de ensayo.
Cuidadosamente alinear el eje del espécimen con el centro de la rotula del cabezal
superior de apoyo. A medida que el bloque superior de apoyo se lleva lentamente a
asentarse sobre el espécimen, rote la parte móvil del bloque suavemente hasta que
se obtenga un apoyo uniforme.
6.4
Cargar el espécimen por lo menos dos veces. No registrar datos durante la
primera carga. Realizar los cálculos en base a los promedios de los siguientes ciclos
de carga (Ver Nota 3).
NOTA 3 – Se recomienda como mínimo dos ciclos de carga, para que la repetitividad de la carga se
pueda notar.
Durante la primera carga que es preliminar para el ajuste de los deformómetros (Ver
Nota 4), observar el funcionamiento de los mismos
y corregir cualquier
comportamiento inusual antes de las siguientes cargas. Obtenga cada conjunto de
lecturas de la siguiente manera: Aplicar la carga continuamente y sin impactos.
Ajustar la máquina de ensayo del tipo de tornillos de manera que el cabezal móvil se
mueva a una velocidad aproximada de 1.25 mm (0.05 pulg.)/min cuando la máquina
esta corriendo libre. En máquinas que operan hidráulicamente, aplicar la carga a una
velocidad constante dentro de un rango de 241 +/- 34 Kpa (35+/- 5 psi)/s. Registrar
sin interrupción del ensayo, la carga aplicada y la deformación unitaria al punto (1)
cuando la deformación unitaria longitudinal es de 50 millonésimas y al punto (2)
cuando la carga aplicada es igual al 40% de la carga última (ver 6.5). La deformación
unitaria longitudinal es igual a la deformación longitudinal total, dividida por la
longitud de base efectiva del deformómetro. Si se desea determinar la relación de
Poisson, registre la deformación unitaria transversal en los mismos puntos. Si se va
a determinar la curva esfuerzo-deformación unitaria tome dos o más lecturas en
puntos intermedios, sin interrupción de la carga; o utilizar un instrumento que haga
registros continuos. Inmediatamente después que se alcance la carga máxima
prevista, excepto en el ciclo final de carga, reducir la carga a cero, a la misma
velocidad como fue aplicada. Si el observador falla en realizar una lectura, complete
el ciclo de carga y repítalo. Registre el ciclo de carga extra en el informe.
NOTA 4 – Cuando se utilice un deformómetro para medir la deformación longitudinal, es conveniente
ajustarlo antes de cada ciclo de carga de manera que el indicador pase por el punto cero cuando la
deformación unitaria longitudinal es de 50 millonésimas.
6.5
Se permite obtener el módulo de elasticidad y la resistencia en el mismo ciclo
de carga, cuando los deformómetros sean desechables, removibles, o
adecuadamente protegidos para que se pueda cumplir con los requisitos para carga
continua dados en el método de ensayo C 39/C 39M. En este caso registrar varias
lecturas y determinar por interpolación el valor de la deformación unitaria al 40% de
la carga última.
6.6
Si se toman lecturas intermedias, graficar los resultados de cada uno de los
tres ensayos con la deformación unitaria longitudinal en la abscisa y el esfuerzo de
compresión en la ordenada. Calcular el esfuerzo de compresión dividiendo el valor
de la carga en la máquina de ensayo, por el área transversal del espécimen,
determinada de acuerdo con 5.4.
7. CÁLCULOS
7.1
Calcular el módulo de elasticidad con una aproximación de 344.74 Mpa
(50,000 psi) de la siguiente manera:
E= (S2-S1)/(ε2- 0.000050)
Donde:
E =
S2 =
S1 =
ε2 =
módulo de elasticidad cuerda, MPa (psi),
esfuerzo correspondiente al 40% de la carga última MPa (psi)
esfuerzo correspondiente a la deformación unitaria longitudinal, ε 1, de
50 millonésimas, en MPa (psi)
deformación unitaria longitudinal producida por el esfuerzo S 2, en
millonésimas: µm (µpulg.)
7.2
Calcular la relación de Poisson con una aproximación de 0.01 de la siguiente
manera:
µ= (εt2-εt1)/(ε2- 0.000050)
donde:
µ
=
εt2 =
εt1
=
relación de Poisson
deformación unitaria transversal en la altura media del espécimen
producida por S2 en millonésimas: µm (µpulg.)
deformación unitaria transversal en la altura media del espécimen
producida por el esfuerzo S1 en millonésimas: µm (µpulg.)
8. REPORTE
8.1
El informe debe de incluir lo siguiente:
8.1.1 Número de identificación de cada espécimen
8.1.2 Dimensiones de los especimenes, en milímetros (o pulg.).
8.1.3 Historial del curado y medio ambiente de los especimenes.
8.1.4 Edad de los especimenes.
8.1.5 Resistencia del concreto si se determinó, en MPa (psi).
8.1.6 Densidad o Masa unitaria del concreto si se determinó en kg/m³ (lb/pie³).
8.1.7 Curva esfuerzo-deformación unitaria, si se dibujó.
8.1.8 Módulo de elasticidad cuerda, en MPa (psi).
8.1.9 Relación de Poisson, si se determinó. (M).
9. PRECISIÓN Y SESGO
9.1
Precisión – La precisión para múltiples mezclas realizadas por un mismooperador-máquina es de +/- 4.25% (RIS%) max, como se define en la Práctica E
177, sobre un rango de 17.3 a 27.6*106 Pa (2.5 a 4*106 psi); Por lo tanto, los
resultados de los ensayos duplicados de cilindros de diferentes mezclas o
amasadas, no deben desviarse mas del 5% del promedio de los dos.
10. DESCRIPTORES
10.1 Ensayo de compresión;
Poisson.
concreto; módulo de elasticidad y relación de
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